50m3卧式液化石油气贮罐的制造工艺流程设计
6.1 50m 3卧式液化石油气贮罐的制造 6.1.1结构特点和技术要求
图6-1为50m 3液化石油气贮罐，属卧式圆筒形容器，由筒体、封头、支座、人孔、排污接管、加强圈及各工艺接管等构成。主要受压元件筒体、封头的材质为压力容器专用低合金钢16MnR ，筒体壁厚16mm ，封头壁厚18mm 。
6.1.1.1技术特性
50m 3卧式液化石油气贮罐的技术特性列于表6-1。
表6-1技术特性表
项 目
特性及其数值 项 目
特性及其数值
设计压力,MPa 设计温度,℃ 容积,m 3 介质
最高工作压力，MPa
结构形式
1.8
-20 液化石油气 1.58 单层、卧式 充装系数 有效容积，m 3 安全起跳压力,MPa 焊缝系数 腐蚀裕度，mm 容器类别 0.85 50 1.6~1.65 1.0 1.0 三类 6.1.1.2 .技术要求 ⑴本设备按照GB150-1998《钢制压力容器》进行制造，检测与验收，并接受《压力容器安全技术监察规程》的监督。 ⑵罐体钢板16MnR 应附材质证明，并经复检合格。 ⑶罐体钢板应逐张进行冲击试验，壳体用16MnR 钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J 。罐体钢板应逐张进行超声波探伤，Ⅲ级合格， 图6-1 50m 3液化石油气贮罐示意图 ⑷设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。 所用D类焊接接头、DN<250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。 所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。 ⑸设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。 ⑹最终热处理后，对设备中A、B、D类焊接接头进行硬度检测，其硬度应小于等于200HB。检测数量按照每条A、D类焊接接头测一组，每条B类焊接接头每隔120度测一组，每组包括母材、热影响区和焊缝各一处。 ⑺未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为连续焊。 ⑻设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。 ⑼水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。 ⑽设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200mm。 ⑾设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003《压力容器涂覆与运输包装》的规定。 ⑿本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之三。 ⒀.固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。 ⒁.本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。 6.1.2受压元件的制造工艺 6.1.2.1主要受压元件成型前的通用工艺流程 板材成型前的通用工艺流程列于表6-2。 表6-2板材成型前的通用工艺流程序号工作内容要求、加工方法、加工设备或工具 1 原材料入库 2 原材料复验外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。 3 划线及标记钢印标记、板材矫平、划线、钢印移植 4 下料 对于直边用剪切；曲线边用气割；对于不锈钢和有色金属，气割用等离子弧；对于特厚板材，若剪切困难则用气割。 5 边缘加工 用气割或等离子弧开V型、X型坡口，并用砂轮打磨； 用机加工方法进行边缘加工或开坡口，其中牛头刨和龙门刨进行直线加工, 用立车或大型普通车床进行圆弧轮廓加工；用刨边机刨边和开坡口； 6.1.2.2主要受压元件的成型 ⑴封头成型 该封头为标准椭圆形封头，材料为16MnR，封头内径D i =2634mm，封头壁厚δ=18mm，封头中径D m=D i+δ=2652mm，直边高h=40mm。 根据经验公式，将封头展开成圆形板坯，其直径： Da≈l.2D m+2·h=3262mm 考虑余量后，板坯尺寸取Φ3290×18(mm)。 其制作过程列于表6-3。 表6-3封头的制作过程 序号工作内容要求、制作方法、设备或工具 1 接表6-2成型前的通用工 艺流程 注意，下料按图6-2下料拼接块，拼缝位置符合第一章1.2接中封头拼板规定，采用半自动气割机切割 3 开坡口采用9m刨边机按图6-2开坡口 4 核对坯料的几何尺寸检查 5 拼接按图6-2拼接，焊接工艺在本章6.1.4节焊接工艺表6-7中。 6 修平焊缝用铲、磨的方法修磨拼接焊缝的正反面 7 压浅牒形 采用二道冷压和一道热压，每一次的冷压量不能太大，否则冷作硬化严重而产生裂纹 8 热压成形 1200t水压机，电炉800kW，加热温度为(1000~1020)℃，最佳冲压温度900~1000℃，终压温度850℃。 9 修整并去氧化皮喷砂去氧化皮，砂轮修整。 10 无损探伤焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级外表面100%MT JB/T4730-2005 I级 边缘加工及坡口立车加工 11 孔加工钻床钻孔 ⑵筒体成型 材料为16MnR ，展开的坯料尺寸为9850×8325×16(mm)，拼接图如图 6-3图所示。它的制造过程列于表6-4。 表6-4筒体的制造过程 序号 工作内容 要求、制作方法、设备或工具 1 接表6-2成型前的通用 工艺流程，坯料、试板、引、熄弧板的准备 板料四周刨坡口，其对角线误差不大于2mm 600×125×16（mm ）焊接试板一副焊于最短筒节，且使试板的焊缝在筒节纵向焊缝的延长线，两者的焊接规范相同 24块l50×150×16(mm)的引、熄弧板，供每一筒节焊接时引、熄弧之用 2 筒节板坯的预弯 用预弯模在1200t 水压机上预弯 3 卷圆 在19×2000（mm ）卷板机上卷圆，卷制后定位焊 4 纵向焊缝焊接 用MZ-1-1000型埋弧自动焊机对内、外纵向焊缝焊接 5 校圆 在19×2000（mm ）卷板机上矫圆，用内样板检查 6 射线探伤 焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 焊缝外表面100%MT JB/T4730-2005 I 级 ⑶.加强圈的制造 50m 3液化石油气贮罐的人孔和排污口处均设计有加强圈,贴焊于筒体上，作补强之用。材料采用：16MnR ，板坯尺寸：Φ500/760×16(mm)。 其制造过程列于表6-5。 表6-5加强圈的制造过程 序号 工作内容 要求、制作方法、设备或工具 1 坯料准备 核对坯料材质和板坯尺寸 2 划线 3 下料 气割切割外圆和内孔 4 去毛刺 角向砂轮 5 滚压成形 在19×2000卷板机上撞压,并用R1333卡板检验 6 切割内孔坡口及修磨 角向砂轮 图6-2封头展开尺寸、板坯拼接及拼接焊缝坡口示意图 图6-3筒体的展开尺寸和拼接示意图 （注:上部的数据为筒节编号) 7 划线划信号孔位置 8 M20信号孔加工先钻孔后攻丝 ⑷人孔接管 50m3液化石油气贮罐的上部设有一人孔，即焊接人孔接管于筒体上。材料采用16MnR,板坯厚度为12mm。其制造过程列于表6-6。 表6-6人孔接管的制造过程 序号工作内容要求、制作方法、设备或工具 1 坯料准备核对坯料材质和板坯尺寸 2 划线 3 下料气割后刨坡口 4 预弯在100t油压机上用预弯模进行 5 卷圆在19×2000卷板机上进行,卷圆后定位焊 6 纵向焊缝焊接采用手工电弧焊对内、外纵向焊缝焊接 7 校圆在19×2000卷板机上矫圆，用R内样板检验 8 无损探伤焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 焊缝外表面100%MT JB/T4730-2005 I级 6.1.3总装工艺 制订总装工艺的依据有图样、工艺过程卡、GB150-2011《钢制压力容器》、劳动部《压力容器安全技术监察规程》以及某压力容器制造厂的《压力容器装配工艺守则》和《压力容器试压工艺规程》。 50m3液化石油气贮罐的总装工艺流程列于表6-7 表6-7总装工艺流程 序号工作内容要求 1 汇集全部构件和零部件 2 清理筒体、封头内壁和焊接区无铁锈、油污等 3 划测量基准线 每半只筒体分别以第一筒节（与封头相邻的筒节）为原始基准，在与它相距50mm的圆周上划测量基准线 4 左半只容器（由筒节1、2、3和左 封头焊成）的制作（埋弧自动焊） 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 5 右半只容器（由筒节4、5、6和右 封头焊成）的制作（埋弧自动焊） 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 6 划各接管的开孔线 以测量基准线为准，分别在两半只容器上划线，孔位置正确 7 开孔（先用气割，再修磨至尺寸） 8 组装并焊接各接管（手工电弧焊）对各接管与筒体连接的角焊缝表面着色探伤 9 左右两半只容器组对焊接（埋弧自 动焊） 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 10 安装并焊接人孔和排污口接管，以 及加强圈等 按GB150-2011《钢制压力容器》规定，角焊缝表面着色 探伤、加强圈试漏检查 11 装配并焊接液面计外接管、衬板和 筒体上其他附件（手工电弧焊） 角焊缝表面着色探伤 12 消除应力热处理（在大型红外电热 卧式回火炉中进行，规范≤300℃入 炉，升温速度≤150℃/h，至 (575±25)℃后保温150min，以 <280℃/h的冷却速度炉冷，至250℃ 出炉空冷至室温 热处理前，拆除全部法兰盖、法兰密封面，并涂上高温防 氧化涂料；各热电偶温差：升温时不大于50℃；保温时不 大于25℃；容器与焊接试板同炉热处理 13 装配并焊接支座等 14 水压试验详见50m3液化石油气贮罐的检验 15 气密性试验详见50m3液化石油气贮罐的检验 16 喷砂（在大型喷丸室对容器外表进行整体喷砂） 17 油漆按图样要求 18 装焊支架 19 装焊铭牌 20 总体检验 21 装配全部零件 22 包扎（用塑料布包扎容器管口） 23 出厂 6.1.4焊接工艺 Q345R是我国用于制造容器的主要钢种之一。50m3液化石油气贮罐按GB150-2011《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》进行制造、试验、验收和定期检查。 容器壳体对接焊缝须经100%X射线探伤，符合JB/T4730-2005 Ⅱ级。 所有容器上的接管、补强圈与壳体相接的角焊缝，须经100%MT 或100%PT JB/T4730-2005 I级合格。 罐体焊接完毕后，须经整体热处理以消除焊接残余应力，整体热处理应在水压试验前进行。 贮罐受压元件的组对、焊接主要焊接工艺见表6-8。 表6-8 50m3液化石油气贮槽主要焊缝焊接工艺详表. 序号焊缝材质及厚度焊接坡口焊接方法及规范参数备注 1 筒体纵 焊缝 16MnR 16+16（mm） 双面埋弧自动焊，坡口朝外， 外侧先焊，里侧碳弧气刨后再施 焊；四节筒体中的一节筒体焊缝 带同材质焊接试板一副； 外、里侧埋弧自动焊各一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 2 筒体与 筒体对 接环焊 缝 16MnR 16+16（mm） 双面埋弧自动焊，坡口朝内， 内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施 焊； 内、外侧埋弧自动焊各一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 3 封头平 板拼接 焊缝 16MnR 18+18（mm） 双面埋弧自动焊，一侧焊后另 一侧碳弧气刨后再施焊； 正、反各焊一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 焊后焊 缝修磨 至与母 材齐平 4 筒体与 封头对 接环焊 缝 16MnR 16+16（mm） 双面埋弧自动焊，坡口朝内， 内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施 焊； 内、外侧各焊一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 5 接管纵 焊缝 接管与 法兰对 接环焊 缝 16MnR 16+16（mm） 16MnR+20 双面手工电弧焊，坡口朝内， 内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施 焊； 内侧底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~110）A， 电弧电压（21~23）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层、外侧层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 接管内 径ф452 6 接管、加 强板与 筒体之 间的角 焊缝 16MnR 16+16+16 （mm） 双面手工电弧焊，筒体坡口朝 内，加强板坡口朝外； 内侧打底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~120）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 外侧打底层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 外侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 加强板与筒体搭接角焊缝： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 先焊接 管与筒 体内侧 焊缝，外 侧碳弧 气刨后 再施焊， 焊毕适 当修磨 外侧角 焊缝，再 装焊加 强板。 7 接管Ⅰ、 接管Ⅱ 与筒体 的角焊 缝 16MnR+16MnR 16+12（mm） 16+5（mm） 双面手工电弧焊，先焊内侧角 焊缝，外侧角焊缝施焊前需进行 碳弧气刨； 内侧打底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~120）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 外侧底层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 外侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 6.1.5 50m3卧式液化石油气贮罐的检验 属三类压力容器，应按GB150-89《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》进行检验。检验项目包括钢板超声波探伤，罐体形状，尺寸检验，焊缝内、外部无损探伤以及压力试验等。 6.1.5.1贮罐尺寸和形状的检验 ⑴筒体尺寸和形状的检验（在组对节） 对口错边量：A类焊缝对口错边量b≤3mm；B类焊缝对口错边量b≤4.5mm。 棱角：用弦长为440mm的内样板或外样板检查环向形成的棱角E<3.8mm；用长度不小于300mm的检查尺检查轴向形成的棱角E<3.8mm。 （二）封头尺寸科形状的检验（封头成型要求） （1）最小厚度：封头冲压成形后的最小厚度不小于17.2mm。 （2）形状偏差:用弦长不小于1976mm（按GB150-89《钢制压力容器》规定,内样板弦长不小于封头设计内径+2634(mm)的3/4)的内样板检查封头内表面的形状偏差,其最大间隙不得大于33mm(按GB150-89《钢制压力容器》规定,最大间隙不大于封头设计内径+2634（mm）的1.25%),且该部位不应是突变的。注意检查偏差时应使样板垂直于表面进行测量,且允许避开焊缝部位。 (三)整体贮罐尺寸和形状的检验（筒体成型要求） （1）贮罐筒体的圆度：筒体同一截面上最大内径与最小内径之差e不大于25mm；当被检截面位于开孔处或离孔中心一倍于孔径范围内时,该截面最大内径与最小内径之差e不大于25mm。 (2)贮罐直线度：贮罐长度H=11.286m(属H<20mm的容器长度),圆筒的直线度允差Δl≤20mm。 (3)相邻A类焊缝的距离：组装时,相邻圆筒上A类焊缝的距离或封头上A类焊缝的端头与其相邻圆筒上A类焊缝的距离不小于l00mm。 (4)贮罐上凡被补强圈、支座、垫板等覆盖的焊缝,均应打磨至与母材齐平。 (5)机械损伤的修磨：严重的尖锐伤痕应修磨,并使修磨范围内的斜度至少为3:1；修磨处的深度不得超过0.9mm,如超出,允许焊补。 三、焊缝的检验 (一)焊缝外观检查 (1)焊缝余高：罐体上全部A 、B 类焊缝均采用埋弧自动焊,根据筒体壁厚为16mm ；封头壁厚为18mm,内、外焊缝的熔深基本相同,要求焊缝余高≤4mm 。接管补强圈等与筒体、封头焊接的角焊缝为C 、D 类焊缝,它们的焊脚高度为0.7δ，即筒体上为12mm ；封头上为13mm 。 (2)焊缝表面缺陷：焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷,并不允许有焊渣和飞溅物。 (3)焊缝的几何形状： C 、D 类焊缝应有圆滑过渡至母材的几何形状。 （二）焊缝的无损探伤见表4-37。 表4-37焊缝无损探伤 项目 内容 说明 容器类别 三类 属易燃的,p·V 大于10MPa·m 3的中压贮存容器 焊缝类别 A 、 B 类 必须进行100%射线或超声波探伤 C 、 D 类 根据图样规定进行渗透探伤 探伤标准 超声波探伤 JB1152-81《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》 射线探伤 GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 渗透探伤 GB150-89《钢制压力容器》附录H 《钢制压力容器渗透探伤》 无损探伤 GB4730-94《压力容器无损探伤》 质量等级 A 、B 类焊缝 射线探伤Ⅱ级合格（按GB3323-87标准的质量分级） C 、D 类焊缝 超声波探伤I 级合格（按JB1152-81标准的质量分级） 无损探伤依据的标准规范 GB150-89《钢制压力容器》 《压力容器安全技术监察规程》 四、水压试验 50m 3液化石油气贮罐采用水压试验。试验压力为2.25Mpa,保压30min 然后将压力降至规定试验压力的80%,并保持足够长的时间,对所有焊缝和连接部位进行检查。水压试验以不漏为合格。如有渗漏,修 图6-4 水压试验 补后重新试验。 水压试验如图6-4所示 五、气密性试验 贮罐在经过水压试验合格后,才能进行气密性试验。按图样规定,试验压力为1.85MPa，试验时压力应缓慢上升,达到规定试验压力后保压10min，然后降至1.8MPa,对所有焊缝和连接部位进行泄漏检查。如有泄漏,修补后重新进行水压试验和气密性试验。 设计摘要 储罐是石油液化气储存的重要设备之一，石油液化气主要成分：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；这些化学成分都对工艺设备腐蚀，在生产过程中设备盛装的介质还具有高温、高压、高真空、易燃易爆的特性，甚至是有毒的气体或液体。根据以上的特点，确定其设备结构、工艺参数、零部件。在设备生产过程中，没有连续运转的安全可靠性，在一定的操作条件下（如温度、压力等）有足够的机械强度；具有优良的耐腐蚀性能；具有良好的密封性能；高效率、低耗能。 关键词：储罐设备结构工艺参数机械强度耐腐蚀强度密封性能 前言 在与普通机械设备相比，对于处理如气体、液体等流体材料为主的化工设备，其所处的工艺条件和过程都比较复杂。尤其在化学工业、石油化工部门使用的设备，多数情况下是在高温、低温、高压、高真空、强腐蚀、易燃易爆、有毒的苛刻条件下操作，加之生产过程具有连续性和自动化程度高的特点，这就需要要求在役设备既要安全可靠地运行，又要满足工艺过程的要求，同时还应具有较高的经济技术指标以及易于操作和维护的特点。 生产过程苛刻的操作条件决定了设备必须可靠运行，为了保证其安全运行，防止事故发生，化工设备应该具有足够的能力来承受使用寿命内可能遇到的各种外来载荷。就是要求所使用的设备具有足够强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和耐腐蚀性。 化工设备是由不同的材料制造而成的，其安全性与材料的强度密度切相关。在相同的设计条件下，提高材料强度无疑可以保证设备具有较高的安全性。 由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工设备不可避免地会出现各种各样的缺陷；在选材时充分考虑材料在破坏前吸收变形能量的能力水平，并注意材料强度和韧性的合理搭配。设备的设计应该确保具有足够的强度抵抗变形能力。 在相同工艺条件下，为了获得较好的效果，设备可以使用不同的结构内件、附件等。并充分利用材料性能，使用简单和易于保证质量的制造方法，减少加工量，降低制造成本。化工设备除了要满足工艺条件和考虑经济性能，使设备操作简单，便于维护和控制；在结构设计上就应该考虑易损零部件的可维护性和可修理性。 对于化工设备提出的基本要求比较多，全部满足显然是比较困难的，但是主要还是化工设备的安全性、工艺性和经济性，且核心是安全性要求。由此，可以针对化工设备的具体使用情况，优先考虑主要要求，再适当兼顾次要要求。 毕 业 设 计 容器施工图设计—导热油储罐 完成日期 2014 年 6 月 10 日 院系名称： 化学工程学院 专业名称： 过程装备与控制工程 学生姓名： 陈培培 学 号： 2010032306 指导教师： 邓春 企业指导： 马程鹤、武彦巧 容器施工图设计—导热油储罐 摘要 导热油是用于间接传递热量的一类热稳定性较好的专用油品，属于烃类有机物，导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快等特性。钢制储罐作为重要的基础设施，广泛应用于石油化工行业，本毕业设计主要依据《钢制卧式容器》[1]进行导热油储罐的机械设计计算。计算部分包括：设备的选材和焊接的确定、强度及稳定性的设计计算和校核、支座和法兰的选用。最后，利用AutoCAD绘图软件绘制出满足机械强度设计计算要求的导热油储罐的设备总图。 关键词：导热油、储罐、机械设计 Design of h eat transfer oil storage tank Abstract Heat transfer oil is a type of special oil product with excellent thermal stability and is widely used indirect heat transfer .It belongs to the hydrocarbon organics . Heat transfer oil has good performance of thermal cracking and chemical oxidation , high heat transfer effect and fast heat dissipation .Steel storage tank as an important infrastructure ,is widely utilized in petrochemical industry .This paper aims to do the mechanical design of heat transfer oil storage tank on the basis of ―JB/T 4731-2005 Steel horizontal vessels on saddle supports ‖The design includes the selection of equipment material and determination of welding , design and examination of strength and stability ,selection of support and flange .Finally , software ,general drawing for the heat transfer oil storage tank is plotted via AutoCAD. Key words: h eat transfer oil . storage tank . mechanical design 安徽工程大学 毕业设计开题报告 2013届 毕业设计题目80m3液化石油气储罐设计 院（系）机械与汽车工程学院 专业名称过程装备与控制工程 学生姓名王韶韶 学生学号3090107108 指导教师徐振法老师 安徽工程大学大学学生毕业设计（论文）开题报告表 课题名称80m3卧式液化石油气储罐设计课题类型设计 课题来源分配导师徐振法姓名王韶韶学号3090107108 专业过程装备与控 制工程 一、查阅国内外文献情况（刊物名称、文献题目主要内容） 1.国家质量技术监督局.GB150-1998《钢制压力容器》.中国标准出版社.1998 2.国家质量技术监督局.《压力容器安全技术监察规程》.中国劳动社会保障出版社.1999 3.国家经济贸易委员会. JBT4736-2002《补强圈》.2002 4.全国化工设备设计技术中心站.《化工设备图样技术要求》.2000.11 5.郑津洋、董其伍、桑芝富.《过程设备设计》.化学工业出版社.2001 6.黄振仁、魏新利.《过程装备成套技术设计指南》.化学工业出版社.2002 7.国家医药管理局上海医药设计院.《化工工艺设计手册》.化学工业出版社.1996 8.蔡纪宁.《化工设备机械基础课程设计指导书》.化学工业出版社.2003年 9.贺匡国.《化工容器及设备简明设计手册》.化学工业出版社.2002年8月 10.邵金玲. 液化气储罐设计探讨[J]. 石油化工设备,1999 11.万倩雯. 液化石油气储罐的设计[J]. 河南化工,2000 12.焦伟. 卧式储罐储液体积的计算[J]. 煤气与热力，2001 13.李圣明. 液化石油气储罐设计的几个问题[J].山西化工,2001 14.王利畏. 液化石油气储罐充液高度的计算[J]. 科技情报开发与经济，2006 15.GB150-89《钢制压力容器》 16.JB4731-2000《钢制卧式容器》 17.劳动部.压力容器安全技术监察规程[M].北京:劳动部锅炉压力容器安全杂志社,1990 18.郑津洋，董其伍，桑芝富主编.过程设备设计[M]. 北京：化学工业出版社,2005 19.Perry,R.H.,and Green,D. W Chemical Engi neers’Handbook. 6th ed McGraw-Hill,1984 二、与选题相关的调研报告 1、调研内容 液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种储罐时，要注意与一般气体贮罐的不同点，尤其是安全与防火，还要注意在制造、安装等方面的特点。 （1）液化石油气贮罐的分类 目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮 10立方米液化石油气储罐设计 目录 目录 (1) 前言 (3) 课程设计任务书 (4) 第一章工艺设计 (6) 1.1液化石油气参数的确定 (6) 1.2设计温度 (6) 1.3设计压力 (6) 1.4设计储量 (7) 第二章机械设计 (8) 2.1筒体和封头的设计： (8) 2.1.1筒体设计 (8) 2.1.2封头设计 (8) 第三章结构设计 (10) 3.1液柱静压力 (10) 3.2圆筒厚度的设计 (10) 3.3椭圆封头厚度的设计 (11) 3.4开孔和选取法兰分析 (11) 3.5安全阀设计 (13) 3.6液面计设计 (16) 3.7接管，法兰，垫片和螺栓的选择 (17) 3.7.1接管和法兰 (17) 3.7.2垫片的选择 (18) 3.7.3螺栓（螺柱）的选择 (19) 3.8人孔的设计 (20) 3.8.1人孔的选取 (20) 3.8.2人孔补强圈设计 (21) 3.9鞍座选型和结构设计 (24) 3.9.1鞍座选型 (24) 3.9.2鞍座位置的确定 (25) 3.10焊接接头的设计 (26) 3.10.1筒体和封头的焊接 (26) 3.10.2接管与筒体的焊接 (26) 第四章强度校核 (28) 结束语 (43) 参考文献 (44) 前言 液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备, 由于该气体具有易燃易爆的特点, 因此在设计这种贮罐时, 要注意与一般气体贮罐的不同点, 尤其是安全与防火, 还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于500m 3或单罐容积大于200m 3时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500m 3, 单罐容积小于100m 3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。液化石油气呈液态时的特点。(1) 容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大, 约为水的16倍, 因此, 往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量, 以确保安全;(2) 容重约为水的一半。因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的, 所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重, 如在常温20℃时, 液态丙烷的比重为0. 50, 液态丁烷的比重为0. 56 0. 58, 因此, 液化石油气的液态比重大体可认为在0. 51左右, 即为水的一半。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器, 也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督。液化石油气贮罐, 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等 石油液化气储罐的设计 摘要 卧式储罐设计是以应力分析为主要途径，以材料力学为基础，对容器的各个主要受压部分进行设计。其设计的目的主要是确定合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等方面要求，设计中主要从强度和刚度两方面进行设计，保证强度不失效，即材料不发生强度破坏；刚度满足要求，即材料的形变量控制在一定范围内，保证容器不因过渡变形而发生泄露失效，最终达到安全可靠的工作性能的要求。 关键词：卧式储罐、应力、刚度、强度、设计 目录 第1章 前言 (1) 第2章 卧式储罐一般结构 (2) 第3章 选材要求 (4) 3.1 材料各种机械性能参数 (4) 3.1.1 R的含义 (4) 3.1.2 Q235系列的含义 (4) 3.2 机械性能指标及符号 (5) 3.2.1 强度 (5) 3.2.2 塑性 (6) 3.2.3 冲击韧性 (7) 3.2.4 硬度 (7) 3.2.5 冷弯 (8) 3.2.6 断裂韧性 (8) 3.3 压力容器常见的失效形式 (8) 3.3.1 强度失效 (8) 3.3.2 刚度失效 (8) 3.3.3 稳定性失效 (9) 3.3.4 腐蚀失效 (9) 3.4 主要部件的选材 (10) 3.4.1 筒体、封头 (10) 3.4.2 接管 (10) 3.4.3 法兰 (10) 第4章 焊接 (12) 4.1 焊接结构的特点和常用的焊接方法 (12) 4.2 焊缝类型及施焊方法 (12) 4.3 对接焊缝构造 (13) 4.3.1 对接焊缝施工要求 (13) 4.3.2 对接焊缝的构造处理 (13) 4.3.3 对接焊缝的强度 (13) 4.4 对接焊缝连接的计算 (14) 4.5 焊条的选用 (14) 第5章 液压试验 (15) 5.1 试验目的和作用 (15) 5.2 试验要求 (15) 5.3 试验方法步骤 (16) 第6章 卧式储罐校核 (17) 6.1 剪力弯矩载荷计算 (17) 6.2 内力分析 (19) 6.2.1 弯矩计算 (19) 6.2.2 剪力计算 (20) 6.2.3 圆筒应力计算和强度校核 (21) 参考文献 (26) 致谢 (27) 附录 (28) 油气储运课程设计说明书 1、设计题目：卧式液化石油气储罐设计 2、设计条件： （1）操作温度：15℃ （2）设计温度：20℃ （3）操作压力：0.72MPa （4）设计压力：0.79MPa （5）介质：液化石油气 （6）公称直径：3200mm （7）公称容积：100m3 （8）圆筒长度：11300mm （9）L2=9800mm （10）A=750mm （11）设备及附件材料自选 3、设计任务： 设计参数的确定；结构分析；材料选择；强度计算及校核；焊接结构设计；标准零部件的选型；制造工艺及制造过程中的检验；设计体会；参考书目等。 4、设计要求： 由于设计参数是每个人各不相同，所以，基本上能够保证学生独立完成任务能力的锻炼，并可在碰到确实需要讨论的个别难题时仍然可以相互讨论，从而培养学生合作解决问题的能力。课程设计是在课程学习阶段结束后，学生们独立进行的工程设计工作，是总结性的、重要的教学实践环节，其目的是培养学生综合运用所学知识，理论联系实践，分析解决工程实践问题的能力。本设计学生必须完成一张A1装配图、一张A3鞍式支座图、一张A3零件图和编制技术性设计说明书一份。 摘要： 通过本次设计，锻炼了查找文献的能力，提高了计算机水平，并且对卧式储罐等大型储罐有了进一步的了解，加深了对本专业课程的认识，在设计的同时，也锻炼了学习的逻辑思维能力和实际动手能力，为今后的工作奠定了良好的基础。从液化石油气的特点，探讨有关卧式圆筒形液化石油气储罐的设计主要对其设计参数、材料选择、结构设计、安全附件及制造与检验等几个方面进行分析和计算。 关键字： 液化石油气卧式储罐设计强度 25立方液化石油气储罐 一.设计背景 该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计，是用来盛装生产用的液化石油气的容器。设计压力为，温度在-19~52摄氏度范围内，设备空重约为5900Kg，体积为25立方米，属于中压容器。石油液化气为易燃易爆介质，且有毒，因此选材基本采用Q345R。此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。 二.总的技术特性： 三.储气罐基本构成 储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。 图1储气罐的结构简图 筒体 本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。 封头 按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。 从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成本高。 从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。 采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。 当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至900℃～1000℃。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料（如正火态钢板），由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。 目录 前言 (3) 1 方案确定 (4) 1.1选择容器类型式 (4) 1.1.1 压力容器分类 (4) 1.1.2、封头形式的确定 (5) 1.2 材料的确定 (6) 2 设计计算 (8) 2．1 确定设计参数 (8) 2.1.1 工作压力、设计压力、计算压力 (8) 2.1.2 设计温度 (9) 2.1.3 厚度计算 (9) 2.1.4设计温度下的需用应力 (10) 2.1.5 焊接接头系数 (10) 2.2 容器相关量的确定 (11) 2.2.1 计算过程 (11) 2.2.2 筒体尺寸确定 (12) 2.3 容器强度校核 (13) 2.4 确定各工艺接管的公称通径及位置 (14) 3 结构设计 (17) 3．1 人孔选择 (17) 3.2人孔补强 (17) 3.3 支座的选择及校核 (20) 3.3.1支座的设计要求 (20) 3.3.2支座的选择及校核 (20) 4 总结与体会 (24) 5 谢辞 (25) 6 参考文献 (26) 前言 随着我国石油化工业的迅速发展，国家对清洁环保型能源越发的重视。化工业接触的都是危险品，因此对这些危险品的控制相当重要。以氢气为例，它就是易燃物质，储存的时候也要确保安全。因此对于氢气储罐有一定的设计要求。 氢气密度低，比容大，只有高压储运才能有效。氢气性质稳定，不容易跟其他物质发生化学反应，所以氢气的腐蚀性较小。但氢气在点燃加热等情况下易发生爆炸燃烧等现象，所以在储运的时候要格外小心对环境条件的控制。 本设计完成了6m3立式氢气储罐的设计，并对氢气储罐在设计、制造安装、使用、维护与定期检验提出了相应的安全技术要求。设计的氢气公称直径为1400mm，壁厚为6mm，对筒体与封头做了水压试验强度校核；对人孔的补强做了计算，计算补强圈的厚度为6mm ；选择了支座类型为A2型耳式支座。 本次设计各项参数均按照相关标准决定，主要有GB150-98《钢制压力容器》，《压力容器安全技术监察规程》，JB/T 4736-2002《补强圈》，HG 20592~20614-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》，JB/T 4725-1992《耳式支座》，HG 21520-1995《垂直吊盖带颈平焊法兰人孔》等。 本次设计流程为：首先进行结构设计，确定为立式筒体储罐；然后进行材料选择，为Q345R；再进行设计计算、强度校核与及零部件选型；最后进行开孔补强计算、安全阀的选型与校核。 1 方案确定 第一章绪论 1. 1设计任务 设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压MPa .1，容积 55 为20m3, 使用年限15年。 1.2设计要求及成果 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况 5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。 1.3技术要求 （一）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收 （二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接φ) 接头系数0.1 = （三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％ 第二章设计参数确定 2.1 设计温度 O 题目中给出设计温度取40C 2.2 设计压力 在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃ 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa ，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力w P 的1.105.1-倍，取设计压力w P P 05.1=（已知 MPa P w 55.1=表压）所以 MPa P P w 6.105.1==。 2.3 腐蚀余量 查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀，其y mm /1.0<λ，若设计寿命为15年，则mm 5.11.0152=?==αλC 2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以φ取0.1或85.0常见。φ得选取按下表选择: 表2.1 焊接接头系数 序号 焊接接头结构 焊接接头系数φ 全部无损探伤 局部无损探伤 1 双面焊或相当于双面焊的全焊透对接 焊接接头 1.0 0.85 2 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的 垫板 0.9 0.85 目录 一工程概况 二现场焊接执行标准、规三坡口加工与接头形式四一般要求 五焊接施工要点 六防变形措施 七质量检验 八无损探伤程序 九安全技术措施 一、工程概述 上海孚宝漕泾罐储罐区共计47台储罐，详见储罐安装工艺方案： 二、现场焊接执行标准、规 1、 API650标准 2、《立式圆桶形钢制焊接油罐施工及验收规》GBJ128-90 三、坡口加工与接头形式 坡口加工与接头形式应符合施工图纸的要求，其中坡口、碳钢采用半自动氧烟切割机、不锈钢采用等离子切割机加工，加工后用角向磨光机打磨表面硬化层。碳钢用砂轮片不得与不锈钢混用。 四、一般要求： 1、焊工必须持有技术监督局颁发的焊工证（在有效期），并通过孚宝现场检验考试，取得孚宝发放的合格证书。焊工施焊的相应位置应与此次考试合格证的合格项目相符。上岗必须佩戴专用标识，并在焊缝附近用记号笔标出焊工编号。 2、焊接设备完好，接线牢固。 3、严格遵守所给定的工艺参数施焊，不得改变和随意突破。 4、储罐主体主要使用三种焊材 碳钢Q235-A采用J422酸性焊条（不需烘烤） 不锈钢304、304L采用A002焊条 碳钢+不锈钢（Q235-A+304L）采用 焊条的烘烤、发放、回收由我公司负责。焊条烘烤温度150℃，烘烤时间1小时。各焊工班组应于前一天下班提出焊条用量，并负责 领出新焊条，放入焊条烘箱，现场使用焊条（包括J422）必须采用保温筒携带，焊条放在保温筒最多6个小时。当天未用完的焊条应交回焊条库保管或复烘。 5、焊前应将坡口表面及其周边不小于20mm围的油、锈迹、漆、垢、水分、毛刺等清理干净，并检查确认其坡口角度、对口间隙、错边量等。 6、引弧、收弧均应在焊道上或用引弧板，禁止随意在母材上打火，试电流。 7、点固焊、工卡具焊接应采用与正式焊接相同的焊条和焊接工艺。工卡具及其他临时焊点拆除时，严禁用大锤强力打下，宜采用氧-乙炔焰切割或砂轮机打磨，避免损伤母材。 8、焊接环境出现下列任一情况时，无有效防护措施，禁止施焊： 风速大于8m/s； 相对湿度大于90%； 气温低于0℃； 雨、雪天气。 附：储罐WPS选用图（见图1） 储罐焊接用WPS 氢气安全技术说明书 危险性类别：第2．1易燃气体 侵入途径：吸入 健康危害：本品在生理上是惰性气体，仅在高度浓度时，由于空气中氧分压降低才引起窒息。在很高的分压下，氢气可呈现出麻醉作用。 环境危害：该物质对环境无害 爆炸危险：1.与空气混合能形成爆炸性混和物，遇热或明火即会发生爆炸。 2.氢气比空气轻得多，在室内使用和储存时，漏气上升滞留屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸。 3.氢气与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应 第三部分急救措施 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止立即进行人工呼吸。就医。 第四部分消防措施 危险特性：氢气极易燃烧，燃烧时，其火焰无颜色，肉眼无法看见。与空气或氧气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即会发生爆炸。与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。氢气瓶或氢气储罐内存在压力，当温度升高时，气瓶或储罐内的压力也随着升高，它们在火灾中存在爆裂的可能性。 灭火剂：雾状水：泡沫、二氧化碳、磷酸铵干粉 氢气储罐/氢气瓶出现火灾时的消防措施：在确保人身安全的情况下，切断气源。疏散人员远离火灾区，并往上风处撤离。对着火区进行隔离，防止人员入内。可能的话，将那些处在火灾区附近、未受火直接影响的氢气瓶转移到安全地段。如氢气无法切断的话，可让气体燃烧，直到气瓶、储罐内的氢气烧完为止。 注意：这种处理方法是假设火势可以控制的前提下采用的，而且，氢气燃烧过程中，应持续用水对气瓶、储罐进行冷却，直到氢气完全烧尽为止，避免气瓶、储罐因过热而发生爆炸事故。如有可能，站在安全位置上进行灭火。并用水对着火的气瓶/储罐、以及着火区附近的所有压力容器进行冷却，直到它们完全冷却为止。不得设法搬动或靠近被火烘热的气瓶/储罐。如果火势很大或者失去控制，应立即向消防队报告，告知对方着火的详细地点以及着火的原因。火灾解除后，不得使用遭受过火灾的氢气瓶，应将它们退还给林德气体公司！禁止使用受到火灾影响的储罐。 第五部分泄漏应急处理 应急处理：首先切断所有的火源，勿使其燃烧，同时关闭阀门等措施，制止泄漏。并用雾状水保护关闭阀门的人员。 第六部分操作处置与储存 操作处置瓶装氢气时应注意的安全事项: a)必须保证工作场所具备良好的通风条件、空气中的氢气含量必须低于1。 b)应妥善保护氢气瓶和附件，防止 液化石油气卧式储罐的规则设计 【摘要】结合《固定式压力容器安全技术监察规程》和《压力容器》的实施，围绕20m3液化石油气卧式储罐的设计，来探讨在液化石油气卧式储罐的规则设计中参数的确定、材料的选择、结构的设计以及制造技术要求。 【关键词】液化石油气卧式储罐设计 盛装液化石油气的卧式储罐是具有爆炸危险的特种承压设备，为了它的安全运行，必须从设计、制造、使用和维护等各个环节都要严格要求。下面结合20m3液化石油气卧式储罐的设计，来探讨在液化石油气卧式储罐的规则设计中参数的确定、材料的选择、结构的设计以及制造技术要求等。 2 确定设计压力 对于常温储存液化石油气的储罐，根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.9.3条款的规定[1]，常温储存液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50℃时的混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。应当在图样上注明限定的组分或者对应的压力。本例中液化石油气的主要组分是丙烷，丙烷50℃时的饱和蒸气压为1.6MPa，依据此工作压力确定了这台20m3液化石油气卧式储罐的设计压力是1.77 MPa。 3 确定储罐的装量系数 液化石油气在平衡状态时的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，其液体的膨胀性较强，因此储存液化石油气的储罐内必须留有一定的气相空间，以防止由于温度升高而导致储罐内的压力剧增。储罐的储存量直接影响到储罐的工作压力，关系到储罐的设计和使用安全。TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.13条[1]规定储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。本例中储罐的装量系数确定为0.9。 4 确定腐蚀裕量 由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定，实际上应先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。一般介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。本例为石油化工设备，介质为轻微腐蚀，取腐蚀裕量为2mm。5 确定焊接接头系数 焊接接头系数，应根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。双面焊焊接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测φ=1.00；局部无损检测φ=0.85.单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫 第一章 工艺设计 参数的确定 液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。取其大致比例如下： 表一 组成成分 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔 各成分百分比 0.01 2.25 49.3 23.48 21.96 3.79 1.19 0.02 对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下： 表二，各温度下各组分的饱和蒸气压力 温度，℃ 饱和蒸汽压力，MPa 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙炔 -25 0 1.3 0.2 0.06 0.04 0.025 0.007 0 -20 0 1.38 0.27 0.075 0.048 0.03 0.009 0 0 0 2.355 0.466 0.153 0.102 0.034 0.024 0 20 0 3.721 0.833 0.294 0.205 0.076 0.058 0 50 7 1.744 0.67 0.5 0.2 0.16 0.0011 1、设计温度 根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20—48℃，介质为易燃易爆的气体。 从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。 由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。 1、设计压力 该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。 根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表三： 表三，各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压 温度, ℃ 饱和蒸气分压, MPa 异辛烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戍烷 正戍烷 乙烯 -25 0 0.029 0.0946 0.014 0.0088 0.00095 0.000083 0 -20 0 0.031 0.127 0.0176 0.0105 0.00114 0.000109 0 0 0 0.053 0.2204 0.0359 0.0224 0.00129 0.000256 0 20 0 0.084 0.394 0.069 0.045 0.00288 0.00063 0 50 0 0.158 0.0825 0.1573 0.1098 0.00758 0.0019 0 有上述分压可计算再设计温度t=50℃时，总的高和蒸汽压力 P= i n i i p y ∑8 1 ===0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%× 课程设计任务书 题目：303m 液化石油气储罐设计 设计条件表 序号 项目 数值 单位 备注 1 最高工作压力 1.893 MPa 由介质温度确定 2 工作温度 -20～48 ℃ 3 公称容积（s V ） 30 3 m 4 装量系数（V ） 0.9 5 工作介质 液化石油气 6 使用地点 太原市，室内 管口条件： 液相进口管 DN50；液相出口管DN50；安全阀接口DN80；压力表接口DN25；气相管DN50；放气管DN50；排污管DN50。 液位计接口和人孔按需设置。 设计计算说明书 1. 储存物料性质 1.1物料的物理及化学特性 1.2 物料储存方式 常温常压保存，不加保温层。 2. 压力容器类别的确定 储存物料液氯为高度危害液体，工作压力为 1.303MPa ，储罐属低压容器。PV ≧0.2MPa.3m ,根据《压力容器安全技术监察规程》］［2，所以设计储罐为第三类容器。 3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的确定 公称容积g V ＝303m ，则 4 πi D L ＝30。 L D i ＝ 3 1计算，得 i D ＝2.335m ，L ＝7.006.。 取D=2.3m,此时11] [查表 ，得封头容积1V ＝2×1.7588＝3.517 3 m ，直边段长度为40mm 。计 算筒体容积2V ＝4824 .267588.1230=?-3 m ， 4824 .264 12 =L D ，解得 mm L 3772.61=。取筒体长度为6.4m 。 10.307588.124.63.24 V 2 =?+?=）（真π 此时5%.3%0100%)/303010.30(/)(≤=?-=-V V V 真,所以合适，画图发现比例也合适。 最后确定公称直径为2300mm ，筒体长度为6400mm 。 3.2封头结构型式尺寸的确定 CHE-5000氢气发生器（原料氢气再生） 操作使用手册 编制：-------------- 校核：--------------- 审批：--------------- 扬州中电制氢设备有限公司 2010.04.12 1、简述 1.1、氢气的性质和用途： 氢是自然界分布最广的元素之一，它在地球上主要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm（体积比）。氢是最轻的气体。它的粘度最小，导热系数很高，化学活性、渗透性和扩散性强（扩散系数为0.63cm2/s，约为甲烷的三倍），它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反应，生成各种类型的氢化物。 氢的着火、燃烧、爆炸性能是它的主要特性。氢含量范围在4-75%（空气环境）、4.65-93.9%（氧气环境）时形成可爆燃气体，遇到明火或温度在585℃以上时可引起燃爆。 压力水电解制出的氢气具有压力高（1.6或3.2MPa）便于输送，纯度高（99.8%以上）可直接用于一般场合，还可以通过纯化（纯度提高到99.999%）和干燥（露点提高到-40～-90℃）的后续加工，可以作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质，广泛应用于国民经济的各行各业。 1.2、水电解制氢原理： 利用电能使某电解质溶液分解为其他物质的单元装置称为电解池。 任何物质在电解过程中，在数量上的变化服从法拉第定律。法拉第定律指出：电解时，在电极上析出物质的数量，与通过溶液的电流强度和通电时间成正比；用相同的电量通过不同的电解质溶液时，各种溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比，而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑（26.8安培小时）的电量。水电解制氢符合法拉第电解定律，即在标准状态下，阴极析出1克分子的氢气，所需电量为53.6A/h。经过换算，生产1m3氢气（副产品0.5m3氧气）所需电量2390Ah，原料水消耗0.9kg。 《化工容器设计》课程设计说明书 题目： 学号： 专业： 姓名： I 目录 1 设计 (1) 1.1工艺参数的设定 (1) 1.1.1设计压力 (1) 1.1.2筒体的选材及结构 (1) 1.1.3封头的结构及选材 (2) 1.2 设计计算 (2) 1.2.1 筒体壁厚计算 (2) 1.2.2 封头壁厚计算 (3) 1.3压力实验 (4) 1.3.1水压试验 (4) 1.3.2水压试验的应力校核： (4) 1.4附件选择 (4) 1.4.1 人孔选择及人孔补强 (4) 2.4.3 进出料接管的选择 (6) 1.4.4 液面计的设计 (8) 1.4.5 安全阀的选择 (8) 1.4.6 排污管的选择 (8) 1.4.7 鞍座的选择 (8) 1.4.8鞍座选取标准 (9) 1.4.9鞍座强度校核 (10) 1.4.10容器部分的焊接 (11) 1.5 筒体和封头的校核计算 (11) 1.5.1 筒体轴向应力校核 (11) 1.5.2 筒体和封头切向应力校核 (13) 2 液氨储罐的泄漏及处理方法............................................................. 错误!未定义书签。 2.1 液氨泄漏的危害 .............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 泄漏的危害 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 .1 生产运行过程中危险性分析······································错误!未定义书签。 2.2.2 设备、设施危险性分析 ············································错误!未定义书签。 2.3液氨储罐泄漏事故的应急处置措施 .............................................. 错误!未定义书签。 表4.4.1 液化石油气储罐或罐区与建筑物、储罐、堆场、铁路、道路的防火间距（m） 注：1 容积大于1 000m3的液化石油气单罐或总储量大于5000m3的罐区，与明火或散发火花地点的防火间距不应小于120.0m，与民用建筑的防火间距不应小于100.0m，与其他建筑的防火间距应按本表的规定增加25%； 2 防火间距应按本表总容积或单罐容积较大者确定； 3 直埋地下液化石油气储罐的防火间距可按本表减少50%，但单罐容积不应大于50m3，总容积不应大于400m3； 4 与本表以外的其他建、构筑物的防火间距，可按现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB50028的有关规定执行。 4.4.2液化石油气气化站、混气站、瓶组站，其储罐与工业建筑、重要公共建筑和其他民用建筑、道路等之间的防火间距，可按现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB50028的有关规定执行。 总容积不大于10m3的工业企业内的液化石油气气化站、混气站的储罐，当设置在专用的独立建筑物内时，其外墙与相邻厂房及其附属设备之间的防火间距，可按甲类厂房有关防火间距的规定执行。当设置在露天时，与建筑物、储罐、堆场的防火间距应按本规范第4.4.1条的规定执行。 4.4.3液化石油气储罐之间的防火间距，不应小于相邻较大罐的直径。 数个储罐的总容积大于3000m3时，应分组布置。组内储罐宜采用单排布置。组与组之间相邻储罐的防火间距，不应小于20.0m。 4.4.4液化石油气储罐与所属泵房的距离不应小于1 5.0m。当泵房面向储罐一侧的外墙采用无门窗洞口的防火墙时，其防火间距可减少至 6.0m。液化石油气泵露天设置时，泵与储罐之间的距离不限，但不宜布置在防火堤内。 4.4.5液化石油气瓶装供应站的瓶库，其四周宜设置不燃烧体的实体围墙，但面向出入口一侧可设置不燃烧体非实体围墙。液化石油气瓶装供应站的瓶库与站外建、构筑物之间的防火间距，不应小于表4.4.5的规定。当总容积大于30m3时，其防火间距应符合本规范第4.4.1条的规定。 表4.4.5 瓶库与站外建、构筑物之间的防火间距（m） 注：总存瓶容积应按实瓶个数与单瓶几何容积的乘积计算。 四川理工学院毕业设计（论文）500m3液化石油气储罐设计 学生： 学号：0901******* 专业：过程装备与控制工程 班级：2009.2 指导教师：林海波 四川理工学院机械工程学院 二O一三年六月 四川理工学院 毕业设计任务书 设计题目：500m3液化石油气储罐设计 学院：机械工程专业：过程装备与控制工程班级：2009级2班学号：0901******* 学生：指导教师：林海波接受任务时间2013年3月1日 系主任（签名）院长（签名） 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 设计题目：500m3液化石油气储罐设计 介质：液化石油气容积：500m3 放置地点：四川自贡，进行选型论证和结构设计。 完成：0#总装配图一张，零部件图0#图总量1张，设计说明书一份。 2．指定查阅的主要参考文献及说明 NB/T 47001-2009 .钢制液化石油气卧式储罐型式与基本参数 GB150—2011.钢制压力容器 卧式储罐焊接工程技术 我是储罐和大型储罐 3．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 资料收集，阅读文献，完成开题报告3月 1 日至3月24日 2 完成所有结构设计和设计计算工作3月25日至4月21日 3 完成所有图纸的绘制、完成设计说明书的撰写4月22日至5月22日 4 完成图纸和说明书的修改、答辩的准备和毕业 答辩5月23日至6月7日 5 毕业设计修改与设计资料整理6月 8 日至6月14日 摘要 用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的储罐，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用。本设计运用常规设计的方法，对卧式液化石油气储罐的筒体、封头进行厚度设计计算，对水压试验进行校核，并对所开人孔进行补强设计。按照相关标准选择密封装置、人孔、支座、接口管以及部分安全附件。根据设计时的需要附上一些储罐零件图与储罐装配简图。完成了一个相对比较完整的卧式液化石油气储罐的设计。 关键字：储罐；压力容器；设计；计算 目录 任务书 (2) 第一章空气储罐产品概要 (3) 第二章空气储罐材料的选择 (4) 第三章空气储罐的结构设计 (4) 3.1圆筒厚度的设计 (5) 3.2封头厚度的计算 (5) 3.3接管的设计 (5) 3.4支座的设计 (6) 3.4.1支座选型 (6) 3.4.2鞍座定位 (6) 第四章强度计算 (6) 5.1水压试验应力校核 (6) 5.2工作应力计算及校核 (7) 5.2.1圆筒轴向应力计算及校核 (7) 5.2.3周向应力计算及校核 (8) 第五章空气储罐的制造工艺 (10) 5.1空气储罐的制造工艺流程 (10) 5.2空气储罐的焊接工艺 (11) 5.2.1接管焊接 (11) 5.2.2纵缝和环缝焊接 (12) 5.3空气储罐的焊接检验 (13) 5.3.1无损检测 (14) 5.3.2耐压试验 (14) 第六章课程设计心得体会 (15) 参考文献 (16) 任务书 2m3空气储罐的焊接工艺设计 设计参数 序号名称指标 1 设计压力P c（MPa） 1.0 2 设计温度（℃）100 3 最高工作压力（MPa）0.95 4 最高工作温度（℃）95 5 工作介质压缩空气 6 主要受压元件的材料Q235-B 7 焊接接头系数Φ0.9 8 腐蚀裕度C2（mm） 1.2 9 厚度负偏差（C1）0.8 9 全容积（） 2.0 10 容器类别第一类 设计要求 （1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封 头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。 （2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。 （3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。 第一章空气储罐概要 空气储罐的特点 空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。 压力容器的外壳由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书20立方米石油液化气储罐
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